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1、 第7讲 铁及其化合物【学科核心素养】1.宏观辨识与微观探析：认识铁及其化合物的性质及应用，能以“铁三角”转化关系理解变价元素的转化条件。2.科学态度与社会责任：利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的提纯和制备工艺流程，形成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。3.科学探究与创新意识：能提出有价值的氢氧化亚铁及其他铁的化合物的制备方案，并进行实验探究。【核心素养发展目标】1.能从物质类别和铁元素化合价的角度认识铁及其化合物的性质，理清铁元素不同价态之间的转化关系，增强证据推理与模型认知的能力。2.会设计实验制备氢氧化亚铁，检验Fe3，探究Fe3、Fe2的氧化性与还原性，增强科学探究与创新
2、意识。【知识点解读】知识点一 铁及其重要化合物的性质1铁铁位于元素周期表中第4周期族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。(1)结构(2)铁的物理性质银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。(3)铁的化学性质铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为2价和3价。与非金属单质的反应与O2反应常温铁锈(成分为Fe2O3xH2O)点燃3Fe2O2Fe3O4与Cl2反应点燃2Fe3Cl22FeCl3与S、I2反应FeSFeS、FeI2FeI2与水的反应常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2。与酸的反应与
3、H反应Fe2H=Fe2H2与稀HNO3反应过量Fe4HNO=Fe3NO2H2O少量3Fe8H2NO=3Fe22NO4H2O与浓H2SO4、浓HNO3反应常温下钝化，加热分别生成SO2、NO2与某些盐溶液反应FeCu2=Fe2Cu、Fe2Fe3=3Fe2【归纳总结】Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3。在电化学
4、中铁作负极时电极反应式为Fe2e=Fe2。(3)铁的冶炼冶炼原理：Fe2O33CO2Fe3CO22铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价232，3稳定性不稳定稳定稳定与H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O3.铁的氢氧化物(1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色，方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。(2)Fe(OH)3是红褐色、
5、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3xH2O)，受热易分解，方程式为2Fe(OH)3Fe2O33H2O；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe33OH=Fe(OH)3。4亚铁盐(1)Fe2的氧化性和还原性含有Fe2的溶液呈浅绿色，Fe2处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H)等均表现为还原性。Fe2的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。(2)可水解Fe(OH)2是弱碱，含Fe2的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2的水解，
6、加少量铁屑防止Fe2被氧化。5铁盐的性质及应用(1)氧化性：含有Fe3的溶液呈棕黄色，Fe3处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为氧化性。Fe3与S2、I、HS、SO等具有较强还原性的离子不能大量共存。Fe3可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3Cu=Cu22Fe2。(2)易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。利用Fe3易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl33H2OFe(OH)3(胶体)3HCl。利用Fe3易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离
7、子。利用Fe3易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度。Fe3与HCO、Al(OH)4、CO、ClO等水解呈碱性的离子不能大量共存。 知识点二 Fe2和Fe3的检验1亚铁盐(1)Fe2的氧化性和还原性含有Fe2的溶液呈浅绿色，Fe2处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H)、MnO(H)等均表现为还原性。Fe2的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe22HH2O2=2Fe32H2O向FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色。反应的离子方程式：MnO5Fe28H=5Fe3Mn
8、24H2O。(2)可水解Fe2的盐(如硫酸亚铁)溶液因水解呈酸性。2铁盐(1)氧化性：含有Fe3的溶液呈黄色，Fe3处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为氧化性。如用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式2Fe3Cu=2Fe3Cu2。(2)易水解：Fe3极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。3Fe2、Fe3的检验方法(1)Fe2的检验方法1无现象溶液变红色，证明含有Fe2方法2产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明含有Fe2方法3生成蓝色沉淀，证明含有Fe2 (2)Fe3的检验方法1溶液变红色，证明含有Fe3方法2产生红褐色沉淀，证明含有Fe3 (
9、3)混合溶液中Fe3、Fe2的检验Fe3的检验a.溶液变血红色，说明含有Fe3b.试纸变蓝色，说明含有Fe3Fe2的检验a.KMnO4溶液褪色，说明含有Fe2b.溴水褪色，说明含有Fe2c.生成蓝色沉淀，说明含有Fe24亚铁盐、铁盐性质应用(1)盐溶液的配制与保存(2)物质的制备(3)判断离子能否共存Fe2NO(H)、ClO、MnO(H)Fe3S2、I、SOFe3HCO、CO等水解相互促进的离子【典例剖析】高频考点一 铁及其化合物的性质例1.（高考组合题）下列有关物质性质的叙述错误的是（ ）A. （2021浙江卷）铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨B（2019天津卷）将废铁屑加入FeCl
10、2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2C（2020江苏卷）室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4D. （2018江苏卷）Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2【答案】AC【解析】铝粉与氧化铁发生铝热反应时放出大量的热，因此，生成的铁是液态的，其可以将两段铁轨焊接在一起，故其可用于焊接铁轨，但是，铁粉与氧化铝不能发生铝热反应，A错误；铁和亚铁能将氯气还原为氯离子，从而除去工业废气中的氯气，B正确；室温下，铁在浓硫酸中发生钝化，C错误； Cu与FeCl3溶液反应生成CuCl2和FeCl2，反应的化学方程式为Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，D正确。【变式探究】（高考组合题）下列
11、观点的叙述正确的是（ ）A.（2021浙江卷）将生铁进一步炼制减少含碳量，能得到耐腐蚀的钢B.（2017江苏卷）FeFeCl2Fe(OH)2C.（2018江苏卷） D.（2017新课标II卷）向2 mL 0.1 molL1的FeCl3溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液，黄色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变，说明还原性：FeFe2+【答案】AD【解析】将生铁进一步炼制可以减少碳含量，在使用这种钢材时可以减少电化学腐蚀过程，这样的钢材更耐腐蚀，A正确；铁与氯气反应只能生成氯化铁，B错误；Al与Fe2O3高温发生铝热反应生成Al2O3和Fe，Fe与HCl反应生成FeCl2和H2，第二步反应不
12、能实现，C错误；加入过量的铁粉，黄色消失，加入KSCN溶液，溶液不变色，说明Fe3完全被消耗，即Fe2Fe3+=3Fe2+，根据氧化还原反应规律，还原剂的还原性大于还原产物得还原性，Fe元素化合价升高，Fe为还原剂，Fe2+即使还原产物又是氧化产物，因此还原性FeFe2+，D正确。高频考点二 铁及其化合物的转化与计算例2在给定条件下，下列物质间的转化不能实现的是()AFeFeCl3 BFeFeSO4CFeFe3O4 DFeFeCl2【答案】B【解析】Fe和Cl2在加热条件下发生反应生成FeCl3：2Fe3Cl22FeCl3，物质间的转化能实现，故A不符合；常温下Fe在浓硫酸中发生钝化不能继续反
13、应，物质间的转化不能实现，故B符合；Fe和H2O(g)在高温条件下发生反应生成Fe3O4和H2：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2，物质间的转化能实现，故C不符合；Fe和FeCl3溶液反应生成FeCl2：Fe2Fe3=3Fe2，物质间的转化能实现，故D不符合。【变式探究】含有agHNO3的稀硝酸与bg铁恰好反应，铁全部溶解，生成NO。已知有gHNO3被还原，则ab不可能是()A31 B32 C41 D92【答案】B【解析】若生成硝酸亚铁：3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O168263126bab31若生成硝酸铁：Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O5663bab92还
14、可能生成硝酸铁和硝酸亚铁的混合物，所以31ab92之间，不符合题意的只有B项。【方法技巧】数轴法分析铁与稀硝酸反应的产物一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断。根据化学方程式：HNO3过量：Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O；Fe过量：Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2；两者相加得总方程式：3Fe8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O；可以用数轴表示：解题时需注意量的范围：，产物仅有Fe(NO3)3，稀HNO3可能有剩余；，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有剩余；，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和稀HNO3都完全反应。高频考点三、铁及其化合物的实验探究例3.（2019新课标卷）硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2xH2O是一种重
